王克君　孟宪宁

摘要：数字化变电站技术涉及计算机、通信网络、继电保护自动化等多个高端科研领域，随着智能化电气的发展，变电站自动化技术即将进入数字化时代。数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革。数字化变电站技术是当今世界最先进的电力自动化技术，引领着电力技术发展方向，其主要特征是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850标准”，由电子式互感器、智能化终端、数字化保护测控设备、数字化计量仪表、光纤以太网及IEC61850规约组成的全智能化的分层分布式变电站，即站内信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。

关键词：数字化;变电站;自动化技术;应用;分析

1导言

随着现代化科学技术的发展，传统变电站已经无法满足电力系统运行需求，而数字化变电站应用大规模集成电路，运用通信网络、继电保护自动化、计算机等专业领域的先进技术，逐渐实现了变电站电气设备的智能化和网络化，自动化技术在数字化变电站中的应用，实现了信息共享，为变电站管理和维护提供了更加便利的条件。变电站作为我国电力系统的重要组成部分，在电能输送中发挥着不可替代的重要作用，数字化变电站实现了变电站系统的标准化和网络化，并且通过应用自动化技术，极大地提高了变电站运行的安全性和稳定性，推动我国电网建设的快速发展。

2数字化变电站建设的基本架构

2.1站控层

站控层是数字化变电站系统中非常关键的结构，其主要用于定时登录数字化变电站系统数据库，实时刷新数据库信息，按照数字化变电站运行要求，采集调度中心相关数据信息保存在数据库中，并且将相关指令和信息向变电站的间隔层和过程层进行反馈。同时，工作人员可在数字化变电站的站控层进行在线编程，实现良好的人机交互，并且可实时监控变电站系统的运行状态，基于变电站系统网络在线修理和维护间隔层和过程层出现的运行故障，实现了数字化变电站故障分析、诊断和维护的自动化和智能化。另外，数字化变电站站控层具有触控、打印、预警、显示等操作功能，可以很好地保障数字化变电站安全运行。

2.2间隔层

数字化变电站间隔层主要通过实时汇总变电站系统数据信息，有效控制一次设备和系统线路的继电保护。同时，间隔层实现了数字化变电站间隔操作的控制锁止，可优先获得控制命令、运算、整体分析、数据采集等控制权，在数字化变电站系统中发挥着衔接过渡的作用，并且基于变电站通信系统，间隔层中的各种电气设备实现了相互对话、信息共享的功能。

2.3过程层

数字化变电站过程层通过检测谐波分量、相位、电流和电压，根据间隔层电气设备运行情况，结合这些参数，计算出变电站的电能量、无功功率和有功功率。其次，检测数字化变电站运行情况，做好压力、电解液密度、温度、绝缘等级等数据统计，汇总这些数据信息传送到数字化变电站系统服务器上，有效控制数字化变电站具体操作，包括开关分合控制、断路器隔断控制、升压器接头控制、直流电源和交流电源充放电控制、电感电容投切控制等。

3数字化变电站系统的应用现状

3.1可靠性较低

数字化变电站系统过程层引进了很多电气设备，需要设置合并器，但是在变电站实际应用中，合并器频繁地进行数据交换，会严重影响数字化变电站运行的稳定性和可靠性。数字化变电站系统采用数字化信息传输，容易出现保护动作延时、误码等问题。并且，电子式互感器和光电式互感器工作方式和结构特点具有特殊性，使得数字化变电站无法顺利对互感器进行比差、角差的现场试验，也不能顺利开展极性试验，在电气设备带电投运后，影响接线检验的可靠性和准确性。

3.2保护不足

数字化变电站运行条件下，部分线路的间隔保护和保护校验比较复杂，操作难度较大，变电站系统所需的电压量和电流量无法从常规继电保护装置中获得，由于数字化变电站电压量和电流量要先通过合并器才能流入保护系统，但是试验过程中需提供标准的电压量和电流量，并且自带合并器才能进行模拟试验，实现数字化变电站的误差保护，这给电压量、电流量保护校验带来很大麻烦。当前，数字化变电站主要基于IEC61850通信协议，实现二次设备、一次设备的信息通信，但是受到技术方面的限制，数字化接口和通信还存在一些问题，影响了数字化变电站保护的可靠性和稳定性。另外，IEC61850通信协议没有明确变电站的安全保护设置，由于该协议的标准性和开放性，给数字化变电站系统埋下很多安全隐患。

4数字化变电站自动化技术应用的优点与效益分析

4.1变电站的各种功能可共享统一的信息平台

国际电工委员会61850对电力系统的相关问题标准化，实现数字化变电站自动化技术的应用，由此，电网的一次设备和二次设备发生了翻天覆地的变化，智能化和网络化的应用最大程度的提高了变电站在测量、保护、控制和监控等系统的工作效率和准确率。各信息能在整个系统内进行流通，采用统一的信息、数据和功能建立标准化的模型，此举不仅提高了变电站内部信息共享，也提高了变电站工作的效率和准确性，避免了由于重复建设造成的资金的浪费，换句话说节约了资金也就是降低了总体的成本。

4.2有利于变电站规模的扩大和功能的更新

传统的变电站要进行信息规模的扩大必须将原有的设备淘汰更新为更大规模的设备，而数字化变电站自动化技术使用后，扩大变电站规模就变得容易很多，不需要像传统的淘汰设备，只需要在网络上接入新设备即可，这样一来不但提高了变电站的功能和整体规模，能最大程度的降低资源浪费，节省投资成本。使得变电站的工作更加便捷快速，从而提高工作的效率。

4.3提高了变电站电气设备运行的安全可靠性

传统变电站通信设备大多采用电缆的形式进行接受信息和通信工作，这样既需要大量人力也需要耗费大量电缆的原资源，且一旦发生故障，由于电缆自身特点，导致检修十分麻烦。而新型的数字化变电站则就是为了解决原有的缺陷，光纤的使用，完全解决了传统电缆电磁兼容的问题，电气隔离高压和低压系统，最大程度上降低了检修的时间、频率和检修的难度。数字化变电站还创造性地将二次回路路线取消，取而代之以光纤和网线通信，这样就可以避免二次回路的一些隐患和故障，既节省了资源又节省了劳动力同时还能更高更快更安全更准确的进行工作和运行。

5结论

从上研究可以看出，传统的变电站不足以满足如今的要求，在网络快速发展的今天，数字化变电站自动化技术应用和发展迫在眉睫，必须将其广泛应用提上日程，其应用能够有效提高变电站工作效率的同时保证工作质量，还能节约资源和成本，一举多得，因此，将数字化变电站进行推广和发展对未来有深远的影响。未来智能化数字化还会不断发展，数字化变电站将向着光电互感器、智能化集成开关和智能变压器等数字化设备将不断应用在其中，最终实现信息的完全共享和各层次间的无缝通讯。

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